Işığın Gizli Şifresi 2: UV-Vis (Ultraviyole-Görünür bölge) Spektroskopisi

İçerik Yazarı: Kazım Korkmaz

Editör: Elif Nur Öztürk

Tasarım: Sudenaz Kesik

Spektroskopi dünyasına adım atmışken en temel ve yaygın yöntemlerinden birisi olan Ultraviyole-görünür bölge (UV-Vis) spektroskopisine değinmeden olmaz. Temel spektroskopi prensiplerinde de değindiğimiz gibi elektronlar atom etrafında rastgele değil, belirli enerji seviyelerinde (orbitallerde) bulunurlar. Bu elektronlara farklı dalga boylarındaki (farklı enerji seviyesindeki) ışınlar gönderildiğinde elektronları bir üst enerji seviyesine çıkarmak için gereken enerji her bir atom ve molekül için farklılık göstermektedir.

UV-Vis spektroskopisi, UV-Vis bölgesi (200-400 nm) ve görünür bölge (400-800 nm) aralığındaki fotonların, atom ve moleküllerde bulunan elektronlarla etkileşerek onları bağ yapıcı orbitalden karşı bağ yapıcı orbitallere sıçratması temeline dayanır.

UV-Vis spektrofotometre cihazında, gönderilen ışınlar numuneden geçmeden önce ve geçtikten sonra ölçülür. Maddenin UV-Vis bölgesindeki her bir dalga boyundaki absorbans değerleri belirlenerek bir spektrum oluşturulur. Bu ölçümlerde temel alınan Lambert-Beer yasası şu şekilde formüle edilir: A = ε.c.l (A: Absorbans, ε: Molar absorpsiyon katsayısı, c: Konsantrasyon ve l: Işığın geçtiği yol (Küvetin genişliği)).

Bu yasanın doğrusal sonuçlar verebilmesi için absorbans değerinin ideal olarak 0.1 A ile 1.0 A (en fazla 2 A) aralığında olmalıdır. Çok yüksek konsantrasyonlarda veya dedektör sınırlarını zorlayan değerlerde Lambert-Beer yasasında sapmalar meydana gelmektedir. Ayrıca doğru ölçüm yapılabilmesi için örneğin bulunduğu küvetin üzerinde herhangi bir parmak izi, leke veya hava kabarcığı bulunmaması gerekmektedir.

UV-Vis spektrofotometre cihazı dört temel bileşenden oluşmaktadır: Işık kaynağı, dalga boyu seçicisi, örnek tutucu (küvet) ve detektör ve veri kaydedici. Işık kaynağı çeşitli dalga boylarındaki ışınları yayan kısımdır. Dalga boyu seçicisi olarak UV-Vis cihazlarında genellikle monokromatör kullanılır. Dalga boyu seçicisi, örneğin veya analiz edilecek maddenin yapısına uygun olarak ışık kaynağından yayılan ışınları tek bir dalga boyuna indirger. Örnek tutucu (küvet), örneğin içine konulduğu haznedir. Genellikle kuvarstan yapılırlar çünkü geleneksel cam ve plastikler UV ışığını absorbe ederler. Detektörler ise örnekten yayılan ışınları elektrik sinyaline dönüştürür ve veri kaydediciler aracılığıyla genellikle “Absorbans vs. Dalga Boyu” grafiği oluşturulur.

UV-Vis spektroskopisi çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Biyoloji ve tıpta DNA/RNA saflığı ile bakteri yoğunluğu tayininde kullanılırken; fizik ve malzeme biliminde yarı iletkenlerin enerji bant aralığı (Band Gap) hesaplamaları ve nanopartikül karakterizasyonunda temel araçtır. Ayrıca endüstride ilaç etken madde analizi, gıda kalite kontrolü ve su kaynaklarındaki ağır metal tayini gibi çok geniş bir sahada uygulanmaktadır.